Біотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементі
Ескіз недоступний
Дата
2020-05
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Акутальність роботи пов’язана з тим, що на сьогодні велика кількість об’єктів промисловості працює на традиційних невідновлювальних джерелах енергії та виробляє велику кількість відходів, у вигляді твердих промислових відходів, стічних вод, диму, вуглекислого газу та інших оксидів, які погіршують стан довкілля. За допомогою мікробних паливних елементів розглядається можливість одночасного зменшення кількості відходів та генерування електричної енергії або енергоносіїв.
Тому метою роботи було визначення біотехнологічних параметрів формування біоплівки в мікробному паливному елементі.
Завданнями дослідження було:
1) Проаналізувати сучасний стан розробки та охарактеризувати мікробні паливні елементи як пристрої для отримання електричної енергії, визначити механізми передачі заряджених частинок за допомогою біоплівки на електродах, оцінити можливість використання мікроводоростей в біопаливних елементах з біокатодом;
2) Розробити лабораторний мікробний паливний елемент для дослідження біотехнологічних параметрів формування біоплівки;
3) Провести дослідження формування біоплівки на аноді вимірюванням електрохімічних характеристик та зміни хімічного споживання кисню (ХСК), розрахувати кулонівську ефектинвість біоелектрохімічного перетворення субстрату;
4) Визначити можливість застосування повного мікробного паливного елемента з Chlorella vulgaris та мікробного паливного елемента з перемішуючим пристроєм в анодній камері;
5) Визначити мікроскопіюванням структуру біоанодної та біокатодної біоплівки;
6) Розробити стартап-проект.
Об'єкт дослідження: біоплівки біоанода та біокатода в мікробному паливному елементі. Предмет дослідження: біотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементі.
В роботі застосовані методи дослідження: мікроскопія, вольтамперометрія, титрометрія, гравіметрія, а також потенціометричний та спектрофотометричний аналіз. Обробка отриманих результатів здійснена за допомогою MS Excel. Креслення установки та електросхем виконані в Compas.
Наукова новизна одержаних результатів: вперше розглянута можливість використання Chlorella vulgaris в катодній камері двокамерного Н-подібного мікробного паливного елемента з активним мулом Бортницької станції аерації ПАТ "АК Київводоканал" в анодій камері. Щільність генерування струму - 18,12±0,18мА/м2, кулоніська ефективнісь біоелектрохімічного перетворення сахарози вмістом 0,5 г/дм3 у аноліті СЕ=0,48 та ефективність очищення 62,5% при початковому значенні ХСК 640 мг/дм3.
Практичне значення одержаних результатів. Було розроблено стартап проект біотехнологічного отримання електроенергії з одночасним поливом аграрних угідь очищеними стічними водами.
Опис
Ключові слова
стічна вода, мікробний паливний елемент, біоплівка, активний мул, Chlorella vulgaris, activated sludge, biofilm, microbial fuel cell, wastewater
Бібліографічний опис
Колтишева, Д. С. Біотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементі : магістерська дис. : 162 Біотехнології та біоінженерія / Колтишева Діна Сергіївна. – Київ, 2020. – 97 с.